DESLIZAMIENTOS DE TIERRAS: PRÁCTICAS PARA LA ESTABILIZACIÓN Y MITIGACIÓN

Descubre como la tecnología puede evitar desastres

Los deslizamientos de tierra ocurren en varias formas y varían en modo, escala y frecuencia. También se presentan en diferentes entornos. Los distintos tipos de deslizamientos se pueden diferenciar según los tipos de material involucrado y el modo de movimiento. La causa principal de los deslizamientos es la influencia de la gravedad sobre materiales debilitados que conforman un área inclinada de terreno. Otros factores que pueden causar deslizamientos se pueden clasificar en las siguientes áreas: factores geológicos, morfológicos, físicos y aquellos asociados con actividades humanas.

Los efectos de los deslizamientos sobre las personas y las estructuras de ingeniería pueden mitigarse evitando las áreas de riesgo de deslizamientos o restringiendo, prohibiendo o imponiendo condiciones de seguridad en las actividades en zonas de riesgo y realizando un monitoreo remoto. En este blog exploraremos las practicas que nos ayudaran a mitigar y estabilizar los deslizamientos de taludes.

Introducción

Un deslizamiento de tierra, también conocido como derrumbe, desplome o falla de talud, es un fenómeno geológico que incluye una amplia gama de movimientos del suelo, como caídas de rocas, fallas profundas de taludes y flujos de escombros superficiales. En otras palabras, es el movimiento de rocas, escombros o tierra por una pendiente. Son resultado de la falla de los materiales que componen la pendiente de la colina y son impulsados ​​por la fuerza de la gravedad (Ubechu y Okeke, 2017).

Los deslizamientos de tierra pueden ocurrir en entornos marinos, costeros y terrestres. Aunque la acción de la gravedad es la principal fuerza impulsora para que se produzca un deslizamiento de tierra, existen otros factores que contribuyen a afectar la estabilidad original del talud.

Por lo general, los factores precondicionales crean condiciones específicas del subsuelo que hacen que el área/talud sea propensa a fallar, mientras que el deslizamiento de tierra real a menudo requiere un desencadenante antes de liberarse. Los diversos tipos de deslizamientos de tierra se pueden diferenciar por los tipos de material involucrados y el modo de movimiento.

Los deslizamientos de tierra o movimientos de taludes se pueden clasificar de muchas maneras. Existen muchos atributos que se utilizan como criterios de identificación y clasificación, entre ellos:

  • Velocidad de movimiento: varía desde un avance muy lento (milímetros/año) hasta uno extremadamente rápido (metros/segundo).
  • Tipo de material: los deslizamientos de tierra están compuestos de lecho de roca, sedimento no consolidado y/o restos orgánicos.
  • Naturaleza del movimiento: los restos en movimiento pueden deslizarse, desplomarse, fluir o caer.

Los deslizamientos de tierra afectan los siguientes aspectos del entorno natural de la Tierra:

(1) la topografía/morfología de las superficies sub-aéreas y submarinas de la Tierra, (2) los ríos, arroyos, bosques y pastizales, y (3) los hábitats de la fauna nativa, tanto en la superficie de la Tierra como en sus arroyos y océanos.

Estabilización y mitigación

Para reducir el riesgo de deslizamientos de tierra, es fundamental evitar la construcción en pendientes pronunciadas y en áreas ya afectadas, o estabilizarlas adecuadamente. La estabilidad de las pendientes puede mejorarse impidiendo que el agua subterránea se acumule, lo que se logra mediante: (1) el uso de membranas impermeables, (2) el desvío de agua superficial, (3) el drenaje de agua subterránea, y (4) la reducción del riego superficial. Además, se puede aumentar la estabilidad mediante estructuras de contención, bermas de tierra o roca en la base de la pendiente, o la eliminación de masa en la parte superior.

La mitigación también incluye proyectos de infraestructura en pendientes vulnerables. Para garantizar la efectividad, primero es necesario identificar el principal factor que afecta la estabilidad, y luego aplicar técnicas adecuadas. Las medidas deben adaptarse a las características específicas de cada pendiente. Por ejemplo, instalar drenajes en áreas con poca agua subterránea sería innecesario. La selección de medidas debe basarse en una evaluación integral de los riesgos, las incertidumbres, las consecuencias, la viabilidad, los impactos ambientales y los costos. Normalmente, se recomienda una combinación creativa de varios métodos para una solución eficaz.

Las medidas de estabilización de pendientes operan incrementando las fuerzas de resistencia y/o disminuyendo las fuerzas impulsoras. Pueden subdividirse en relación con el proceso físico involucrado:

  • Protección de la superficie y control de la erosión
  • Modificación de la geometría y/o distribución de la masa
  • Modificación del régimen de aguas superficiales; drenaje superficial
  • Modificación del régimen de aguas subterráneas; drenaje profundo
  • Modificación de las características mecánicas de la masa inestable
  • Transferencia de cargas a estratos más competentes

Las estructuras de contención se describen como una clase adicional de medidas de mitigación de riesgos, aunque no aborden un proceso físico específico (Ubechu y Okeke, 2017).

Los esfuerzos de estabilización de taludes se llevan a cabo durante la construcción o cuando surgen problemas de estabilidad inesperadamente después de la construcción. La mayoría de las técnicas de ingeniería de pendientes requieren un análisis detallado de las propiedades del suelo y un conocimiento sólido de la mecánica del suelo y las rocas subyacentes.

En la medida en que los deslizamientos de tierra suelen ser el resultado de varios factores concurrentes, a menudo es necesario implementar diferentes medidas de estabilización. Las medidas adecuadas se seleccionarán teniendo en cuenta:

  • factores que determinan el riesgo: estratigrafía, características mecánicas de los materiales, régimen de aguas superficiales y subterráneas, morfología, procesos;
  • factores que afectan a la naturaleza y cuantificación del riesgo para un riesgo determinado, como la presencia, vulnerabilidad y valor de los elementos en riesgo;
  • factores que afectan a la viabilidad real de medidas de mitigación específicas: fase y velocidad de movimiento, accesibilidad, limitaciones ambientales, estructuras e infraestructuras preexistentes, costos de capital y de operación, mantenimiento.

Por lo tanto, los métodos de estabilización de taludes en roca o en suelo se pueden agrupar en tres tipos de medidas:

  • métodos geométricos, en los que se cambia la geometría de la ladera (en general, la pendiente);
  • métodos hidrogeológicos, en los que se intenta reducir el nivel de las aguas subterráneas o reducir el contenido de agua del material;
  • Métodos químicos y mecánicos, en los que se intenta aumentar la resistencia al corte de la masa inestable o introducir fuerzas externas activas (por ejemplo, anclajes, clavos en la roca o en el suelo) o pasivas (por ejemplo, pozos estructurales, pilotes o suelo reforzado) para contrastar las fuerzas desestabilizadoras.

Monitoreo de taludes: Una técnica de mitigación eficiente

Los movimientos de masa ocurren en todo el mundo, especialmente en regiones montañosas. El peligro provocado por deslizamientos de tierra es una preocupación para las personas que viven en áreas de riesgo. A pesar del interés en este tema, aún existen muchas incertidumbres relacionadas con la evaluación de peligros de estos movimientos de masa. La monitorización es una herramienta valiosa para comprender los mecanismos, la frecuencia de ocurrencia y los efectos de los movimientos de masa. Además, los sistemas de monitoreo pueden utilizarse con fines de alerta temprana o alarma, ayudando a mitigar el riesgo. Se emplea una variedad de sensores para identificar la proximidad o la ocurrencia de eventos peligrosos.

Existen varios métodos para el monitoreo de taludes y mediciones de deslizamientos de tierra. El escaneo láser terrestre (TLS) y los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) (incluidos los sistemas de posicionamiento global (GPS)) son dos técnicas comunes utilizadas para este propósito. Otra es la interferometría de radar de apertura sintética (InSAR). Sin embargo, los desplazamientos de tierra se monitorean principalmente utilizando una serie de sensores diseminados en la superficie del suelo (Guilhot et al. 2021).

Para detectar el movimiento de la tierra, o medir su velocidad, magnitud y dirección, el monitoreo se realiza utilizando dispositivos como sensores de movimiento de taludes (extensómetros), acelerómetros, inclinómetros, inclinómetros, distómetros, prismas, estaciones de estudio y sensores de vibración (Highland et al. 2008). Los sistemas de monitoreo de Internet de las cosas (IoT) se utilizan a menudo para obtener información geotécnica, solos o en combinación con elementos tecnológicos innovadores (El Moulat, 2018).

La lectura manual tradicional está siendo reemplazada progresivamente por el despliegue de redes inalámbricas de instrumentos disponibles comercialmente para recopilar, transmitir y procesar datos de desplazamiento de tierra, como se muestra en la Figura 1. Estas redes de monitoreo tienen varias ventajas:

  • No requieren interacción humana para recolectar los datos;
  • Requieren un mantenimiento mínimo;
  • Funcionan con baterías;
  • Tienen un bajo consumo de energía;
  • La conectividad a Internet facilita la visualización de datos en tiempo real y su posterior análisis.
Figura 1 La monitorización basada en IoT .

En los últimos años, se ha centrado una gran cantidad de trabajo en el campo de la monitorización en la modelización y predicción de desplazamientos, con el fin de mejorar los sistemas de monitoreo y reducir sus costos. Estos sistemas predictivos suelen aprovechar el modelo geotécnico inicial de la estructura, y los datos recopilados por dispositivos IoT se utilizan para actualizar el modelo y calcular el factor de seguridad de la estructura. En particular, PLAXIS 2D y 3D son potentes y fáciles de usar, siendo paquetes de elementos finitos diseñados para análisis bidimensionales y tridimensionales de desplazamientos y estabilidad en ingeniería geotécnica y mecánica de rocas.

Sin embargo, sigue siendo difícil detectar precursores a largo plazo de estos eventos. La técnica InSAR puede ser utilizada para identificar estos precursores, ya que permite analizar una amplia área y un período de tiempo prolongado, evaluando el desplazamiento, la velocidad y la aceleración de las pendientes, que son los mejores indicadores de procesos de fallo en curso. Además, la fotogrametría mediante fotografía aérea y la técnica LiDAR (Detección de Luz y Rango) también son utilizadas con frecuencia.

En resumen, la implementación de técnicas avanzadas de monitoreo de taludes es fundamental para reducir los riesgos asociados a deslizamientos de tierra. La combinación de tecnologías como sensores IoT, InSAR y LiDAR, junto con modelos predictivos geotécnicos, ofrece una mayor precisión en la detección y prevención de estos eventos. A medida que estos sistemas evolucionan, se espera que mejoren la capacidad de respuesta y mitigación, brindando mayor seguridad a las comunidades expuestas a estos riesgos naturales. Aunque persisten algunos desafíos, los avances actuales representan un paso crucial hacia una gestión más eficiente y proactiva de los desastres geológicos.

Conclusiones

La estabilización y mitigación de deslizamientos de tierra es un proceso complejo que requiere una combinación de técnicas adaptadas a las características específicas de cada pendiente. La identificación adecuada de los factores de riesgo, como la acumulación de agua subterránea y las propiedades mecánicas del suelo, es crucial para implementar soluciones efectivas. El uso de métodos geométricos, hidrogeológicos y mecánicos, junto con tecnologías avanzadas de monitoreo como InSAR, IoT y LiDAR, permiten una evaluación y gestión más precisa de estos riesgos. A medida que las herramientas de monitoreo continúan mejorando, también lo hace la capacidad de predecir y prevenir desastres, ofreciendo una mayor seguridad a las personas que habitan en áreas propensas a deslizamientos de tierra.

Referencias

  • Guilhot, D., Hoyo, T. M. D., Bartoli, A., Ramakrishnan, P., Leemans, G., Houtepen, M., … & Maknavicius, G. (2021). Internet-of-things-based geotechnical monitoring boosted by satellite insar data. Remote Sensing, 13(14), 2757.
  • Highland, L.M.; Bobrowsky, P. Appendix B. Introduction to Landslide Evaluation Tools—Mapping, Remote Sensing, and Monitoring of Landslides. In The Landslide Handbook—A Guide to Understanding Landslides; U.S. Geological Survey Circular: Reston, VI, USA, 2008; pp. 65–74.
  • El Moulat, M.; Debauche, O.; Mahmoudi, S.; Brahim, L.A.; Manneback, P.; Lebeau, F. Monitoring System Using Internet of Things For Potential Landslides. Procedia Comput. Sci. 2018, 134, 26–34.
  • Ubechu, B. O., & Okeke, O. C. (2017). International Journal of Current Multidisciplinary Studies.
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By: Carolina Hernández Valerio

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